data-full-width-responsive="true"> 0 前 言现代科技发展在带来便利的同时也给人类赖以生存的环境造成了巨大的压力，威胁人类健康。溶剂型涂料含有超过50%的挥发性有机物[1]，涂料成膜过程中这些物质挥发到空气中造成二次污染。随着人类环保意识的增强，西方传统制造业大国相继出台各国的挥发性有机物（VOC）排放标准。此举使我国涂料行业面临前所未有的机遇与挑战。木器涂料主要应用于家具、地板，直接与人接触，关乎人民健康，我国对此非常关注，并于2007年开始实施《室内用水性木器涂料》行业标准，尽管每年我国木器涂料市场中仅有少量水性涂料，却展现出很好的发展前景。一是，经过十几年的累积，我国培育出了一些具有较好市场认可度的水性涂料品牌，如广东嘉宝莉、美涂士、展辰等等；二是，我国本身是一个很大的家具消费市场，同时也是家具生产与出口大国。2007年，我国生产家具175万件，木质地板36 100万m2,仅木质地板一项涂料需求就达112万t；三是，国家的大力推动，中国涂料行业十二五规划要求我国十二五期间木器涂料水性化达到15%以上。1 水性木器涂料树脂的发展历史木器涂料在日常生活中不仅起着装饰和美化作用，而且对木材起着很好的保护作用[1]，水性木器涂料的发展经历了漫长的过程：20世纪40年代，PSchlack制备出了阳离子水性聚氨酯，标志着水性涂料的开端。20世纪70年代，随着水性醇酸树脂、阴离子型水性聚氨酯的成功开发，水性丙烯酸-聚氨酯共混体系开始用于木质地板涂料。1980年，水性丙烯酸-聚氨酯共混体系在瑞典、挪威、丹麦被迅速推广并商品化。1987年，所有的欧洲国家开始使用水性透明地板涂料，并首次开发出水性聚氨酯-丙烯酸共聚树脂。1989年，水性聚氨酯-丙烯酸共聚树脂在欧洲商品化。1992年至今，开发出新一代水性树脂无助溶剂体系、非乳化剂体系(非皂化)、自交联树脂体系、双组分体系、水性UV固化树脂体系。目前木器涂料用水性树脂主要以水性醇酸树脂、水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性丙烯酸树脂-聚氨酯杂化体树脂为主；UV固化树脂具有涂膜硬度高、柔韧性好、耐磨性好、光泽高、耐化学性优良、耐黄变等优点，但光源设备投入大，小型工厂难以负担，其广泛应用受到一定限制。2 水性木器涂料用树脂分类水性木器涂料用树脂按照其组成可分为：（1）水性丙烯酸树脂。包括水溶型、水分散体型和水乳型三大类。乳液型产品根据组成可细分为纯丙乳液、苯丙乳液、叔丙乳液、醋丙乳液、硅丙乳液、氟丙乳液、核壳结构乳液、自交联型乳液等。（2）水性聚氨酯。主要产品有聚酯型和聚醚型、芳香族型和脂肪族型、阴离子型和阳离子型、羧酸盐型和磺酸盐型。（3）水性聚氨酯-丙烯酸树脂杂化体。如芳香族水性聚氨酯-丙烯酸树脂杂化体、脂肪族水性聚氨酯-丙烯酸树脂杂化体等。（4）水性醇酸树脂。（5）光固化水性树脂。可以预见，随着科学技术的不断发展，传统的溶剂型树脂正在逐步地被水性化，新的水性树脂还将不断涌现。另外，涂料用水性树脂可以根据其结构特征和成膜时是否发生交联反应进行分类，分为热塑性树脂和热固性树脂。水性热塑性树脂配制的单组分水性涂料贮存期长，施工方便，成本较低，但是由其形成的热塑性涂膜致密性低，涂膜的耐水性、耐溶剂性、耐磨性较差，可以满足一般产品的涂饰，不适合一些高档产品的涂饰。水性热固性树脂配制的单组分烘漆和双组分室温自干涂料，施工后水性树脂同固化剂通过交联反应形成网络状大分子，这些致密的共价键组合网络可以起到阻碍水、有机溶剂的作用，极大地提高了涂膜物化性能，丰富了水性涂料的产品线。3 水性树脂合成原理及改性31 水性醇酸树脂水性醇酸树脂是在醇酸树脂的大分子链中引入亲水的羧基、羟基等亲水基团，使其能自乳化在水中形成稳定的水乳液。水性醇酸树脂的干燥成膜机理与溶剂型醇酸树脂一样，通过空气中的氧气对双键进行氧化固化交联。醇酸树脂发展早、产量大，并且其原料来自于动植物油改性，不依赖于石油，因此醇酸树脂价格受石油影响小，具有价格方面的优势。此外，醇酸树脂的原料多元醇与多元酸种类多，性能多样，导致醇酸树脂的性能可以在大范围内进行调整，适用面广，通过调节醇和酸官能度之比控制其支化度，通过选择不同分子量的多元醇或者多元酸调整树脂的柔软性，这些性质使醇酸树脂具有很广泛的适应性。水性醇酸树脂相对溶剂型醇酸树脂相对分子质量较小，具有更好的渗透性能、流动性和丰满度，多用于色漆。但是，水性醇酸树脂具有干燥慢、硬度较低、保光性不好等缺点。现在许多公司致力于开发新型催干剂，改善其干性，并用丙烯酸树脂或者聚氨酯等树酯进行杂化乳液改善其保光性。311 主要原料3111 水性单体水性醇酸树脂的合成水性单体是必不可少的，由其引入的水性基团，经中和转变成盐基，提供水溶性，因此，
它直接影响树脂的性能。目前比较常用的有：偏苯三酸酐（TMA），聚乙二醇（PEG）或单醚、间苯二甲酸-5-磺酸钠（或其二甲酯、二乙二醇酯等）、二羟甲基丙酸（DMPA）等。有关结构式见图1。
3112 助溶剂水性醇酸树脂的合成及使用过程中，为降低体系黏度和贮存稳定性常加入一些助溶剂，主要有乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇、异丁醇、仲丁醇等。其中乙二醇单丁醚具有很好的助溶性，但近年来发现其存在一定的毒性，可选用丙二醇单丁醚取代。312 合成原理3121 TMA型水性醇酸树脂的合成其分为两步：缩聚及水性化。(1)缩聚即先将PA、IPA、脂肪酸、TMP进行共缩聚生成一定油度、预定分子量的醇酸树脂。(2)水性化即利用TMA上活性大的酐基与上述树脂结构上的羟基进一步酯化开环引入羧基，控制好反应程度，一个TMA分子可以引入2个羧基，此羧基经中和以实现水性化。其合成反应见图2。
其中，n、m、p为正整数。该法的特点是TMA水性化效率高，油度调整范围大，可以从短油到长油随意设计。
